Vrtulníky budoucnosti: rychlé, hybridní i robotické

I když si asi většina běžných lidí spojuje vrtulníky Sikorsky s proslulým „sestřeleným” Black Hawkem, letečtí experti jsou teď fascinováni jejím nejnovějším počinem: S-97 Raider je výsledkem několikaletého experimentálního projektu s označením X2 a předznamenává možnou budoucnost vojenských helikoptér - nebo, chcete-li, jak bude vypadat vrtulník budoucnosti.

Vrtulníková stíhačka
„Raider je zcela nový vrtulník úplně nové koncepce, za posledních 30 let jsme neviděli nic podobného“ uvedl při slavnostním představení stroje Mark Mille, viceprezident oddělení pro výzkum a vývoj v Sikorsky Aicraft. To, co S-97 Raider na první pohled odlišuje od klasických vrtulníků, je dvojice protiběžných rotorů a tlačná vrtule na zádi stroje. Použití protiběžných koaxiálních rotorů není ovšem úplnou novinkou - už řadu let úspěšně využívá tento koncept u svých helikoptér např. ruská firma Kamov. Co je novátorské, je především využití tlačné vrtule, která umožňuje vrtulníku dosáhnout velmi vysokých rychlostí, za fyzikálními možnostmi klasických současných helikoptér. Výrobce uvádí maximální rychlost stroje 463 km.h-1 a cestovní rychlost 407 km.h-1, což je prakticky dvojnásobek maximálních hodnot dosahovaných vrtulníky klasické konstrukce. Systém nad sebou umístěných protiběžných rotorů rovněž účinně tlumí vibrace a hlučnost, nabízí větší letovou stabilitu a o 13 až 15 % větší tah než v případě jediného rotoru, což umožňuje dosáhnout větší užitečnou nosnost, dostup i rychlejší stoupání. Na zlepšení výkonových a dalších parametrů rotoru se významně podílí i speciální tvar včetně na konci zakřivených rotorových listů. Tato vylepšení umožňují unikátnímu stroji operovat i v teplém či vysokohorském prostředí s řídkým vzduchem, které je pro standardní vrtulníky problematické, protože v takových podmínkách rychle ztrácejí výkon.
Další odlišností vrtulníku S-97 Raider od běžných strojů je trup v podobě monolitní skořepiny z uhlíkových kompozitních materiálů. Celý, včetně ocasních ploch, je slepen z kompozitní tkaniny následně vytvrzené teplem, čímž vznikne mimořádně lehká a pevná konstrukce s dlouhou životností. Kromě toho poskytuje toto řešení malou radarovou odrazivost (tato vlastnost je posílena i speciální povrchovou úpravou) a vysokou manévrovatelnost s přetížením až 3G, další přednosti je nízká akustická stopa (menší hlučnost stroje). Maximální vzletová hmotnost vrtulníku je 4990 kg a dolet s interními nádržemi je 600 km, ten je však možné prodloužit pomocí přídavných nádrží umístěnými pod křídly, kam se rovněž podvěšují zbraňové systémy. Kromě dvou vedle sebe sedících pilotů pojme stroj i 6 vojáků v plné výzbroji nebo dodatečné palivo či výzbroj pro prodloužené mise.

Konvertoplán, helikoptéra, nebo něco úplně jiného?
Zkušenosti s vývojem S-97 Raider využije Sikorsky i pro stavbu většího vrtulníku SB-1 Defiant, jehož koncepce nedávno uspěla v projektu JMR-TD (Joint Multi-Role Technology Demonstrator). V jeho rámci by letečtí výrobci Sikorsky/Boeing a Bell Helicopters měli v období let 2017 až 2019 vyvinout technologické demonstrátory vyspělých víceúčelových vrtulníků k prozkoumání nejmodernějších technologií a konceptů strojů s kolmým startem a přistáním pro potřeby americké armády.
Americké letectvo vypsalo také výzkumný program Future Vertical Lift (FVL), v jehož rámci hodlá do konce roku 2014 vybrat dva nejnadějnější koncepty. Nejúspěšnější týmy pak budou mít za úkol postavit do konce roku 2017 letuschopné technologické demonstrátory pokročilého stroje s kolmým startem a bojovým doletem 430 km (tzn. s dosahem ca 850 km bez tankování) a s cestovní rychlostí 425 km.h-1. Někteří z uchazečů, jako např. firma Bell, sází na konvertoplány, jako je známý V-22 Osprey - v podobě nového vylepšeného modelu V-260 Valor. Další z kandidátů, texaská firma AVX Aicraft připravuje transportní kompozitní stroj zcela nové koncepce kombinující rovněž možnosti svislého vzletu a přistání pomocí rotoru a letu s pomocí dvojice tlačných vrtulí umístěných na zádi.

Nejrychlejší vrtulník létá v Evropě
Také Evropa se snaží. Konstruktéři konsorcia Eurocopter vytvořili experimentální stroj X3, postavený na základě upraveného sériového vrtulníku Dauphin. I v tomto případě jde o hybridní koncept, který kombinuje vlastnosti helikoptéry a letadla, ale trochu jiným způsobem. Eurocopter X3 má malá křídla se dvěma vrtulemi (po jedné na každé straně trupu), které mu při rychlém letu poskytují dodatečný vztlak podobně jako u letadla, ale zachovává si všechny schopnosti a dovednosti vrtulníků. Je rovněž technologickým demonstrátorem, jehož účelem je otestovat technologie potřebné pro projekty vysokorychlostních vrtulníků. Jeho parametry jsou opravdu impozantní: stroj, který stanovil nový rychlostní rekord v trvalém vodorovném letu hodnotou 472 km.h-1, a při klesavém letu dosáhl dokonce neuvěřitelných 487 km.h-1 aspiruje na titul nejrychlejší vrtulník na světě.
Pohon obstarává dvojice turbohřídelových motorů RR Turbomeca RTM322 o výkonu 2×1693 kW, které pohánějí 5listý rotor a dvojici tažných vrtulí, jež dodávají stroji dodatečný tah pro dopředný let. Na rozdíl od klasických vrtulníků postrádá vyrovnávací ocasní rotor, jehož funkci nahrazují boční vrtule, které kompenzují reakční moment hlavního rotoru, takže na zádi X3 je dvojice svislých směrovek.

Roboti nad moři a oceány
Jakýmsi protipólem těchto pilotovaných superstrojů je další hi-tech vrtulník v podobě malého dronu s označením TANAN 300, který vyvíjejí společně německá firma Cassidian (dceřiná společnost koncernu Airbus Defense & Space) a francouzská zbrojovka DCNS. Měl by se stát základem komplexnějšího námořního průzkumného systému nové generace. Cassidian má na starosti především rozvoj hardwaru platformy TANAN 300, francouzská DCNS zase začlenění bezpilotního prostředku do bojových systémů lodí, senzorové vybavení i systém přenosu a analýzy získaných informací, datovou komunikaci mezi lodí a vrtulníkem, dokování a veškerou palubní podporu.
Bezpilotní letecké systémy UAS (Unmanned Aerial System) jsou považovány za velký přínos pro námořnictvo. Vzhledem k tomu, že senzorový dosah lodních systémů je omezen horizontem, umístění těchto systémů ve větší výšce nad úrovní hladiny výrazně rozšiřuje jejich možnosti - např. pro čidlo umístěné ve výšce 100 m leží horizont ve vzdálenost 36 km, ale senzory ve výšce 500 m už „dohlédnou” do vzdálenosti až 81 km. A právě takovouto možnost nabízejí malé bezpilotní stroje, které se navíc mohou vydat daleko od mateřského plavidla, a to za zlomek finančních nákladů, které si vyžadují vrtulníky a letadla operující z lodí.
Robotický vrtulník TANAN 300 s délkou 4,3 m, hmotnosti 300 kg a rotorem o průměru 5 m, je vybavený výkonným, ale úsporným dieselovým motorem, a může létat rychlostí až 150 km.h-1 do výšky 4000 m nad mořem. Jeho operační dosah je 180 km, ve vzduchu je schopen vydržet až 8 h a unese užitečné zatížení o hmotnosti 50 kg (výhledově až 80 kg).
Stroj může nést různé typy vybavení v několika modulárních konfiguracích. Napří. kombinovaný elektro-optický/infračervený (EO/IR) zobrazovací snímač den/noc s vysokým rozlišením, radar pro námořní operace a pobřežní mise (dokáže zjistit objekt o velikosti 1 m2 na vzdálenost až 15 námořních mil při vlnách do stupně 3), AIS senzory pro identifikaci plavidla (dokážou přečíst jméno lodi až do délky 20 znaků, zjistit délku plavidla i jeho trasu a aktuální pozici), elektronická průzkumná čidla nebo senzory pro zpravodajskou komunikaci apod.
Další možností je verze se dvěma typy užitečného nákladu v podobě vestavěného zařízení, které může tvořit např. kamera s vysokým rozlišením a malý radar, jejichž kombinace nabízí výborné možnosti pro identifikaci sledovaných objektů. Kromě průzkumných a hlídkových úkolů lze bezpilotní stroj operující z vojenského plavidla také použít k zaměřování cílů ve vzdálenosti několik desítek až stovek kilometrů a navedení palby ze zbraňových systémů mateřské lodi, ale - vybaveny zbraňovými systémy - dokážou létající roboty i samy účinně zasáhnout proti potenciálním hrozbám, jaké představují např. moderní piráti.
Dalším pozoruhodným strojem tohoto typu je bezpilotní minivrtulník Orca švýcarské firmy Unmanned Systems. Ten využívá originální a netradiční řešení v podobě tzv. reaktivního pohonu, který dronu dodává nejen zajímavé výkonové parametry, ale také podstatně snižuje jeho hmotnost a zjednodušuje konstrukci. Při použití reaktivního pohonu Tip Jet, odlišného od mechanického řešení klasického vrtulníku, stroj nepotřebuje převodovku, spojku, ani vyrovnávací rotor či ocasní dmychadlo, které musí kompenzovat nežádoucí krouticí moment vznikající otáčením rotorové hřídele. Turbínový motor o výkonu 160 kW spaluje palivo se vzduchem a horký plyn o teplotě 700 °C je vháněn do kanálků uvnitř listů vrtule, kterými prochází a poté je vytlačován výstupními tryskami na koncích listů, čímž vzniká reaktivní síla otáčející hlavním rotorem.
Stroj s udávanou max. vzletovou hmotností 350 kg (z toho připadá třetina na užitečné zatížení), max. rychlostí 220 km.h-1, doletem 200 km, a výdrží ve vzduchu 2,5 h se představil již v roce 2011, firma (nyní přejmenovaná na UMS Group) se však nyní zaměřuje spíše na bezpilotní stroje klasické koncepce. /joe/

Avant-Courier - vysokorychlostní vrtulník „made in China”
Model konceptu čínské firmy Avicopter s označením Avant-Courier se představil na listopadovém aerosalonu Zhuhai Air Show a kombinuje prvky úspěšných projektů rychlých helikoptér nové generace. Trup s dvojící protiběžných rotorů se podezřele podobá projektům Sikorsky X2 a S-97, přední vrtule na bočních krátkých křídlech má zase blíže k Eurocopter X3, nicméně, jak upozorňují komentátoři, tamní přísloví „imitace je nejvyšší formou lichotky", nemusí trvat dlouho. Čína nejen kopírováním, ale rozvojem spolupráce s výrobci usilujícími o přístup na tamní trh i s nasazením vlastních vývojových kapacit může brzy zaujmout pozici mezi vedoucími výrobci.
 

Publikováno: 6. 2. 2015 | Počet zobrazení: 4280 645